CN116025927B - 一种预混喷嘴结构及燃烧室 - Google Patents
一种预混喷嘴结构及燃烧室 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116025927B CN116025927B CN202310304080.9A CN202310304080A CN116025927B CN 116025927 B CN116025927 B CN 116025927B CN 202310304080 A CN202310304080 A CN 202310304080A CN 116025927 B CN116025927 B CN 116025927B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nozzle
- inlets
- inlet
- nozzle channel
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Gas Burners (AREA)
Abstract
本发明涉及喷气推进技术领域,公开了一种预混喷嘴结构及燃烧室。预混喷嘴结构包括喷嘴通道,喷嘴通道具有第一端和第二端,沿第一端至第二端的延伸方向,喷嘴通道上依次设有第一进口和第二进口,第一进口用于通入燃料,第二进口用于通入氧化剂;多个第二进口间隔分布于喷嘴通道的侧壁。本发明通过对喷嘴通道配置用于通入燃料的第一进口和用于通入氧化剂的第二进口,燃料和氧化剂能够在喷嘴通道内部实现预混,有利于提高燃烧过程中燃料和氧化剂的混合均匀度,从而改善燃烧效果,降低排放;通过设置多个第二进口,使得氧化剂能够从多个部位流入流动的燃料中,有利于进一步提高燃料和氧化剂的混合均匀度,从而提高燃烧效率,改善燃烧效果。
Description
技术领域
本发明涉及喷气推进技术领域,尤其涉及一种预混喷嘴结构及燃烧室。
背景技术
在喷气推进领域,例如火箭发动机或者航空发动机,燃料和氧化剂都在燃烧室内进行混合和燃烧,为飞行器提供高温燃气作为动力。因此,燃烧室内的喷嘴混合设计和燃烧组织是决定飞行器喷气推进性能的关键。在未来低碳清洁能源生态系统中,以氢气为主、混合其他燃料或一氧化碳等灵活燃料的应用是实现低碳甚至零碳排放的主要趋势。由于氢燃料等灵活燃料化学性质活泼,传统燃烧室直接使用氢燃料自燃回火振荡问题突出,需要采用新的燃烧技术。微混燃烧技术通过缩小燃料和氧化剂的混合尺度,同时通过高速射流具有抗回火能力和灵活燃料适应性,尤其对于火焰传播速度较高的富氢燃料则成为其实现稳定安全燃烧的可能选择之一。
传统燃烧室无法实现以氢燃料为主的灵活燃料安全高效燃烧。目前发展的微混燃烧技术能够实现灵活燃料燃烧,但灵活燃料的燃烧过程仍然存在容易出现反应组分混合不均匀,排放不理想,导致燃烧效果不理想的问题。本发明提供的预混喷嘴结构及燃烧室方案可用于使用以氢气为主的灵活燃料(包括纯氢)的高效低排放燃烧,可以用于火箭发动机、航空发动机等喷气推进装置,也可以用于燃气轮机等能源装备。
发明内容
本发明提供一种预混喷嘴结构及燃烧室,用以解决现有技术中灵活燃料的燃烧过程仍然存在容易出现反应组分混合不均匀,排放不理想,导致燃烧效果不理想的问题。
本发明提供一种预混喷嘴结构,包括:喷嘴通道,所述喷嘴通道具有第一端和第二端;沿所述第一端至所述第二端的延伸方向,所述喷嘴通道上依次设有第一进口和第二进口,所述第一进口用于通入燃料,所述第二进口用于通入氧化剂;所述第二进口设有多个,多个所述第二进口间隔分布于所述喷嘴通道的侧壁。
根据本发明提供的预混喷嘴结构,至少一个所述第一进口设于所述喷嘴通道第一端的端面;所述第一进口设有多个时,多个所述第一进口沿所述喷嘴通道的周向间隔分布。
根据本发明提供的预混喷嘴结构,所述第一进口设有多个时,所述喷嘴通道第一端的端面上还设有第三进口,所述第三进口用于通入氧化剂,所述第三进口设于所述喷嘴通道第一端端面的中间部位,多个所述第一进口设在所述第三进口的外围。
根据本发明提供的预混喷嘴结构,沿所述喷嘴通道的轴向设有至少一排所述第二进口,任一排所述第二进口包括多个沿所述喷嘴通道周向分布的所述第二进口。
根据本发明提供的预混喷嘴结构,所述第一进口设有多个时,多个所述第一进口与至少一排中的多个所述第二进口在所述喷嘴通道的周向上呈一一对应设置。
根据本发明提供的预混喷嘴结构,沿所述喷嘴通道的轴向设有多排所述第二进口时,相邻两排所述第二进口在所述喷嘴通道的周向上交错设置。
根据本发明提供的预混喷嘴结构,所述喷嘴通道的第二端设有收缩段,所述收缩段的内壁沿第一端至第二端的方向呈收缩状。
根据本发明提供的预混喷嘴结构,所述收缩段的内壁呈直线形或弧形。
根据本发明提供的预混喷嘴结构,还包括安装结构,多个所述喷嘴通道分别连接于所述安装结构,多个所述喷嘴通道呈阵列排布或者同心圆排布。
本发明还提供一种燃烧室,包括上述任一项所述的预混喷嘴结构。
本发明提供的一种预混喷嘴结构及燃烧室,在喷嘴通道上设置第一进口用于通入燃料,设置第二进口用于通入氧化剂,燃料和氧化剂能够在喷嘴通道内部实现预混,有利于提高燃烧过程中燃料和氧化剂的混合均匀度,从而改善燃烧效果,降低排放;且设置多个第二进口,使得氧化剂能够从多个部位流入流动的燃料中,有利于进一步提高燃料和氧化剂的混合均匀度,从而提高燃烧效率,改善燃烧效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的喷嘴通道的第一结构示意图;
图2是本发明提供的喷嘴通道的第一截面示意图;
图3是本发明提供的喷嘴通道的第一端端面示意图;
图4是本发明提供的喷嘴通道的第二截面示意图;
图5是本发明提供的喷嘴通道的第二结构示意图;
图6是本发明提供的喷嘴通道的收缩段的第一结构示意图;
图7是本发明提供的喷嘴通道的收缩段的第二结构示意图;
图8是本发明提供的喷嘴通道的第三结构示意图;
图9是本发明提供的喷嘴通道阵列排布的结构示意图;
图10是本发明提供的喷嘴通道阵列排布的截面示意图;
图11是本发明提供的喷嘴通道仿生学排布的示意图;
图12是本发明提供的喷嘴通道阵列排布的示意图;
图13是本发明提供的喷嘴通道同心圆排布的示意图;
图14是本发明提供的喷嘴通道与安装结构的夹角示意图。
附图标记:
1:喷嘴通道;1a:仿生学排布的喷嘴通道;1b:阵列排布的喷嘴通道;1c:同心圆排布的喷嘴通道;101:第一进口;102:第二进口;103:第三进口;104:收缩段;104a:直线型收缩段;104b:弧线型收缩段;105:直管段;1051:渐缩管段;1052:喉管段;1053:渐扩管段;2:安装结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图14描述本发明的预混喷嘴结构及燃烧室。
参考图1和图2,本实施例提供一种预混喷嘴结构,包括:喷嘴通道1,喷嘴通道1具有第一端和第二端;沿第一端至第二端的延伸方向,喷嘴通道1依次设有第一进口101和第二进口102,第一进口101用于通入燃料,第二进口102用于通入氧化剂;第二进口102设有多个,多个第二进口102间隔分布于喷嘴通道1的侧壁。
本实施例中喷嘴通道1为通道结构,即喷嘴通道1应为中空结构,用于流通燃料和氧化剂。沿第一端至第二端的延伸方向,喷嘴通道1的第一端为喷嘴通道1的上游部位,第二端为喷嘴通道1的下游部位。其中,喷嘴通道1内的反应组分包括燃料和氧化剂,燃料和氧化剂组成的灵活燃料的流向是从第一端流向第二端。喷嘴通道1的至少第二端应设有开口,使得反应组分能够从第二端喷出。
进一步地,第一进口101相比第二进口102靠近喷嘴通道1的第一端,使得燃料从氧化剂的上游流向喷嘴通道1内。在燃料的流动过程中,氧化剂通过第二进口102通入喷嘴通道1内部,即在通入流动的燃料过程中,燃料和氧化剂能够在流动过程中进行掺混混合,对燃料和氧化剂在流动的过程中进行掺混,有利于提高气体之间的冲击力度,提高掺混均匀度。与此同时,第一进口101和第二进口102均设在喷嘴通道1上,使得燃料和氧化剂在流向喷嘴通道1的第二端之前进行掺混混合,使得从喷嘴通道1的第二端喷出的是燃料和氧化剂构成的混合气体,从而能够实现燃料和氧化剂的预混,有利于提高燃料和氧化剂燃烧过程的混合均匀度,从而有利于减小排放,提高燃料效率。
进一步地,本实施例在喷嘴通道1上设置多个第二进口102,使得氧化剂能够通过多个第二进口102从喷嘴通道1的不同部位分别通入喷嘴通道1内部,并与流动的燃料进行混合,从而氧化剂从多个部位与流动的燃料产生冲击混合,有利于进一步提高燃料和氧化剂的混合均匀度,进而改善燃烧效果。
本实施例提供的预混喷嘴结构,在喷嘴通道1上设置第一进口101用于通入燃料,设置第二进口102用于通入氧化剂,燃料和氧化剂能够在喷嘴通道1的内部实现预混,有利于提高燃烧过程中燃料和氧化剂的混合均匀度,从而改善燃烧效果,降低排放;且设置多个第二进口102,使得氧化剂能够从多个部位流入流动的燃料中,有利于进一步提高燃料和氧化剂的混合均匀度,从而提高燃烧效率,改善燃烧效果。
进一步地,在一些实施例中,预混喷嘴结构适用于氢气等灵活燃料的燃烧。由于灵活燃料通常相对氧化剂的密度较小,本实施例将密度较小的燃料从位于上游的第一进口101通入,将密度较大的氧化剂从位于第一进口101下游的第二进口102通入,从而使得氧化剂扩散渗透至燃料的内部,由于氧化剂密度较大,射流穿透能力较强,相比将密度较小的燃料扩展掺混至氧化剂中,本实施例利用氧化剂扩散掺混能够提高燃料和氧化剂的混合均匀度,提高掺混效果,有利于后续获得更好的燃烧效果。
在上述实施例的基础上,进一步地,参考图2,至少一个第一进口101设于喷嘴通道1的第一端的端面;参考图3,第一进口101设有多个时,多个第一进口101沿喷嘴通道1的周向间隔分布。
本实施例中在喷嘴通道1上设置至少一个第一进口101,即可从喷嘴通道1的至少一个部位通入燃料。第一进口101可设置在喷嘴通道1的端面上,从而从喷嘴通道1的第一端的端面通入燃料,燃料可沿喷嘴通道1的轴向进行流动。氧化剂通过位于喷嘴通道1侧壁上的第二进口102通入流动的燃料中,使得氧化剂的通入方向和燃料的流动方向相交,并呈一定的夹角,有利于二者更好的掺混混合。
可选地,氧化剂的通入方向和燃料的流动方向垂直设置。
进一步地,参考图3,在一些实施例中,可在喷嘴通道1的第一端的端面上设置多个第一进口101,多个第一进口101可沿喷嘴通道1的周向间隔设置,有利于提高喷嘴通道1内部燃料的分布均匀性,且燃料从多个部位流入喷嘴通道1的内部,还有利于提高喷嘴通道1内部燃料和氧化剂的冲击力度,进而提高混合均匀度。
在上述实施例的基础上,进一步地,参考图3,第一进口101设有多个时,喷嘴通道1的第一端的端面上还设有第三进口103,第三进口103用于通入氧化剂,第三进口103设于喷嘴通道1的第一端的端面的中间部位,多个第一进口101设在第三进口103的外围。
参考图3和图4,在一些实施例中,在喷嘴通道1的第一端的端面的中间部位设置第三进口103,在第三进口103的外围设置多个第一进口101,多个第一进口101环绕第三进口103设置,第三进口103可同样用于通入氧化剂。
如此,在喷嘴通道1的第一端,可同时通入燃料和氧化剂,且燃料包围在氧化剂的外围,然后在该燃料和氧化剂沿轴向的流动过程中,从侧壁多处又通入有氧化剂,从而燃料的内外两侧均有掺混氧化剂,可实现燃料和氧化剂的良好掺混。
具体地,参考图3,本实施例中的多个第一进口101可沿喷嘴通道1的周向均匀分布。本实施例中可设置三个第一进口101。在其他实施例中,第一进口101的设置数量也可为两个或三个以上,具体不做限定。
在上述实施例的基础上,进一步地,参考图1和图2,沿喷嘴通道1的轴向设有至少一排第二进口102,任一排第二进口102包括多个沿喷嘴通道1周向分布的第二进口102。
本实施例中可在喷嘴通道1的侧壁上沿周向设置一圈多个第二进口102作为一排第二进口102,沿喷嘴通道1的轴向可设置一排或多排第二进口102。第二进口102的具体设置排数以及任一排第二进口102的具体设置数量可根据实际情况灵活设置,不做具体限定。其中,任一排的多个第二进口102可沿喷嘴通道1的周向均匀分布。
本实施例按排设置第二进口102,使得喷嘴通道1周向上间隔分布有多个第二进口102,从而在喷嘴通道1的周向一圈有多个部位通入氧化剂,有利于将氧化剂均匀掺混至燃料内部。
进一步地,参考图2,任一排的多个第二进口102距离喷嘴通道1的第一端的距离一致;即对于任一排中的多个第二进口102,每个第二进口102距离喷嘴通道1的第一端的距离相等,使得任一排的多个第二进口102位于同一垂直于轴向的截面上。
进一步地,参考图2,沿喷嘴通道1的轴向设有多排第二进口102时,靠近喷嘴通道1的第一端的一排第二进口102与第一端之间的间距L1为喷嘴通道1的第二端的内径D的0.8-1.5倍;相邻两排第二进口102之间的间距L2为喷嘴通道1的第二端的内径D的0.8-1.5倍。该设置间距既考虑燃料和氧化剂的掺混效果,又考虑喷嘴通道1的整体尺寸,该间距尺寸形成的喷嘴通道1比例适中,既能实现燃料和氧化剂的良好掺混,又不至于尺寸过大。
在上述实施例的基础上,进一步地,第一进口101设有多个时,多个第一进口101与至少一排中的多个第二进口102在喷嘴通道1的周向上呈一一对应设置。
即在第一进口101设有多个时,至少存在一排第二进口102,该排中的多个第二进口102与多个第一进口101在喷嘴通道1的周向上一一对应。一一对应指的是对于任一第一进口101,均存在一个第二进口102对应位于该第一进口101沿喷嘴通道1轴向的延长线上。从而使得从任一第一进口101通入的燃料在沿轴向流动时,均能够受到至少一个第二进口102通入的氧化剂的直接冲击掺混,从而有利于保证掺混效果。
在上述实施例的基础上,进一步地,参考图1和图2,沿喷嘴通道1的轴向设有多排第二进口102时,相邻两排第二进口102在喷嘴通道1的周向上交错设置。
本实施例中设置相邻两排第二进口102交错设置,即对于相邻的两排第二进口102,其中一排的第二进口102可对应位于另一排第二进口102相邻两个第二进口102之间的部位,使得相邻两排第二进口102在周向上交错。该设置有利于从周向上更加均匀的向喷嘴通道1内部通入氧化剂,有利于提高燃料和氧化剂的掺混均匀度。
在上述实施例的基础上,进一步地,参考图5,喷嘴通道1的第二端设有收缩段104,收缩段104的内壁沿第一端至第二端的方向呈收缩状。收缩段104靠近喷嘴通道1第一端的端部为收缩段104的第一端,收缩段104与第一端相对的一端为收缩段104的第二端,收缩段104的第二端即喷嘴通道1的第二端。即收缩段104第一端的内径大于收缩段104第二端的内径,使得呈收缩状。
本实施例在喷嘴通道1的第二端设置收缩段104,用于改变燃料和氧化剂预混合气体的流场,能够提高预混气的出口速度从而有利于降低燃烧回火风险,提高安全性能,有利于实现灵活燃料等的安全高效燃烧。
在上述实施例的基础上,进一步地,收缩段104的内壁呈直线形或弧形,这使得收缩段104可配置为直线型收缩段104a或弧线型收缩段104b。
其中,图6为直线型收缩段104a的示意图,本实施例中收缩段104的内壁从第一端至第二端呈直线形。图7为弧线型收缩段104b的示意图,本实施例中收缩段104的内壁从第一端至第二端呈弧线形。
具体地,收缩段104的内壁可呈抛物线型;也可为其他规则或不规则的弧线形,具体不做限定。
进一步可选地,可设置收缩段104的内壁呈弧形,有利于使得喷嘴通道1的出口处燃料和氧化剂预混气的速度型更加平滑均匀,有利于实现燃烧过程更好的火焰形状,从而降低排放,提高燃烧效率。
如图6和图7所示,喷嘴通道1包括直管段105与收缩段104,直管段105与收缩段104相连通,喷嘴通道1的第一端为直管段105远离收缩段104的一端,喷嘴通道1的第二端为收缩段104远离直管段105的一端。
进一步地,在图6中,沿第一端至第二端的延伸方向,直管段105的外径与收缩段104的外径相同。
在图7中,沿第一端至第二端的延伸方向,收缩段104的外径逐渐减小,收缩段104朝向直管段105的一端的外径与直管段105的外径相同。
在一些实施例中,如图8所示,喷嘴通道1上的直管段105可进一步配置包括渐缩管段1051、喉管段1052和渐扩管段1053;渐缩管段1051、喉管段1052和渐扩管段1053依次连通,渐扩管段1053远离喉管段1052的一端和收缩段104连通。
其中,渐缩管段1051、喉管段1052和渐扩管段1053组成拉瓦尔喷管结构,第一进口101设于渐缩管段1051远离喉管段1052的一端的端面上;多个第二进口102间隔分布于渐缩管段1051的侧壁。
可选地,沿喷嘴通道的轴向设有至少一排第二进口102,任一排第二进口102均沿渐缩管段1051的周向分布。
可选地,多个第二进口102当中至少两者的孔径不相同。
可选地,在沿喷嘴通道的轴向设有多排第二进口102的情形下,同一排的各个第二进口102的孔径相同。
可选地,在沿着喷嘴通道的第一端至第二端的延伸方向,本实施例可设置多个第二进口102的孔径逐渐增大。
在此,本实施例通过将直管段105配置为渐缩管段1051、喉管段1052和渐扩管段1053,并将多个第二进口102设于渐缩管段1051的侧壁,不仅有利于提升燃料与氧化剂的预混效果,还有利于确保燃料与氧化剂的流速,增强燃烧效果。
在上述实施例的基础上,进一步地,参考图9和图10,预混喷嘴结构还包括安装结构2,多个喷嘴通道1分别连接于安装结构2,多个喷嘴通道1呈仿生学排布、阵列排布或者同心圆排布。
在一些实施例中,安装结构2可为安装板,安装板上设有多个安装孔,多个喷嘴通道1一一对应设置在安装孔处。多个喷嘴通道1可相互平行设置。安装结构2也可为其他形式,具体不做限定,以能实现喷嘴通道1的安装固定为目的。
参考图11为仿生学排布的喷嘴通道1a示意图,在一些实施例中,多个喷嘴通道1在安装结构2上可呈仿生学排布。可选地,多个喷嘴通道1在安装结构2上可按照斐波那契数列-费马螺旋排布,如图11所示。
参考图12为阵列排布的喷嘴通道1b示意图,在另一些实施例中,多个喷嘴通道1在安装结构2上可呈阵列排布。
参考图13为同心圆排布的喷嘴通道1c示意图,多个喷嘴通道1在安装结构2上可呈同心圆排布,即在安装结构2上设有多圈呈同心圆结构的喷嘴通道1。喷嘴通道1在安装结构2上的具体排布规律不做限定。
进一步地,喷嘴通道1与安装结构2的夹角为30°-90°。即参考图14,喷嘴通道1与安装结构2的夹角α即喷嘴结构与安装结构2的侧面之间所形成的夹角,在安装结构2呈圆形时,该夹角也为喷嘴通道1的轴向与安装结构2的轴向之间的夹角。
在上述实施例的基础上,进一步地,本实施例提供一种燃烧室,该燃烧室包括上述任一项实施例所述的预混喷嘴结构。该燃烧室利用上述任一实施例提供的预混喷嘴结构进行反应组分的掺混喷射。燃烧室还包括外壳、固定喷嘴结构的法兰板以及与喷嘴结构连接的管道等相关结构,对于本领域普通技术人员而言都是已知的,这里不再详细描述。
在上述实施例的基础上,进一步地,本实施例考虑到现有常规天然气预混燃烧室主要通过旋流结构促进燃空混合,以及在喷嘴出口逆压梯度诱导高温烟气回流实现稳焰,而微混燃烧器内燃料和氧化剂可为空气多以交叉射流或同轴射流的形式混合,一般不具备空气或燃料旋流结构,进一步提出一种燃空预混的微混燃烧喷嘴,能够实现燃料和空气的预混。
具体地,本实施例提供一种多孔燃空预混的微混燃烧喷嘴,喷嘴包括喷嘴通道1,喷嘴通道1由直管段105与收缩段104组成,喷嘴通道1根据开孔方式不同,收缩段104形式不同有着多种形式,喷嘴通道1阵列排布的喷嘴结构间距也有多种形式。例如:图9和图10所示的多个喷嘴通道1的排布形式为呈4×4阵列排布的示意图。
参考图1和图2,本实施例在喷嘴通道1第一端端面开设第一进口101为燃气进口,前端接燃气喷孔。在喷嘴通道1侧壁上开设第二进口102为空气进口,第二进口102的分布方式为n×m,其中n为第二进口102的排数,范围是1-3;m为第二进口102的每排个数,范围是2-5。第二进口102的直径范围为1-4mm。喷嘴通道1的第二端的内径D为出口直径,L1、L2分别为第一排第二进口102距离第一进口101的距离以及第一排第二进口102距离第二排第二进口102的距离,L1、L2的范围分别为出口直径D的0.8-1.5倍。
喷嘴通道1的第一进口101即燃气进气开孔方式多种:参考图1和图2,可在喷嘴通道1的第一端的端面开1个孔为第一进口101,第一进口101的前端接燃气喷孔。
参考图3,可在喷嘴通道1的第一端的端面开多个孔为多个第一进口101,第一进口101的前端接燃气喷孔;喷嘴通道1的第一端端面上还可开设第三进口103为空气进口,多个第一进口101沿第三进口103周向均匀分布,第一进口101的数量为t,t的范围为2-4个,第一进口101的直径范围为0.8-2mm。喷嘴通道1侧壁上第二进口102的排布为n×m,n为第二进口102的排数,沿喷嘴通道1的轴向,第二进口102设置的排数范围为1~3排,m为每排第二进口102的数量。可将至少一排的多个第二进口102与第一进口101在周向上呈一一对应设置。
参考图9和图10,相邻喷嘴通道1之间的间距可相同,间距为L,喷嘴通道1的出口直径为D,间距L的范围为出口直径D的1~4倍。喷嘴通道1的收缩段104的形式有以下几种:无收缩段、收缩段为直线型、收缩段为抛物线型。
喷嘴通道1排布方式有多种:预混喷嘴通道1按如图11所示的仿生学排布、按如图12所示的方形阵列排布以及按如图13所示的圆形排布。
参考图14,不同喷嘴通道1相互平行且与固定架呈一定角度α,即为喷嘴通道1的放置角度,α角度范围为30°-90°。
本实施例提供的喷嘴结构,采用多孔燃空预混微混喷嘴,能够通过多孔预混提高燃空混合均匀程度,提高燃空混合均匀性,有效降低燃烧NOx排放,收缩型喷嘴能够增大射流速度与射流长度,有效改变火焰结构,防止回火,改善燃烧特性与排放。本实施例提供的微混燃烧技术具有自点火、抑制回火的优势,微型喷嘴可有效地控制火焰外形,缩小火焰尺寸,缩短高温区停留时间实现低氮排放。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种预混喷嘴结构,其特征在于,包括:喷嘴通道,所述喷嘴通道具有第一端和第二端;沿所述第一端至所述第二端的延伸方向,所述喷嘴通道上依次设有第一进口和第二进口,所述第一进口用于通入燃料,所述第二进口用于通入氧化剂;所述第二进口设有多个,多个所述第二进口间隔分布于所述喷嘴通道的侧壁;
多个所述第一进口设于所述喷嘴通道的第一端的端面;多个所述第一进口沿所述喷嘴通道的周向间隔分布;所述喷嘴通道的第一端的端面上还设有第三进口,所述第三进口用于通入氧化剂,所述第三进口设于所述第一端的端面的中间部位,多个所述第一进口设在所述第三进口的外围;多个所述第一进口与至少一排中的多个所述第二进口在所述喷嘴通道的周向上呈一一对应设置;
所述喷嘴通道包括直管段与收缩段,所述直管段与所述收缩段相连通,所述喷嘴通道的第一端为所述直管段远离所述收缩段的一端, 所述喷嘴通道的第二端为所述收缩段远离所述直管段的一端;
所述直管段包括渐缩管段、喉管段和渐扩管段;所述渐缩管段、所述喉管段和所述渐扩管段依次连通;所述第一进口设于所述渐缩管段远离所述喉管段的一端的端面上;多个所述第二进口间隔分布于所述渐缩管段的侧壁。
2.根据权利要求1所述的预混喷嘴结构,其特征在于,沿所述喷嘴通道的轴向设有至少一排所述第二进口,任一排所述第二进口包括多个沿所述喷嘴通道的周向分布的所述第二进口。
3.根据权利要求2所述的预混喷嘴结构,其特征在于,沿所述喷嘴通道的轴向设有多排所述第二进口时,相邻两排所述第二进口在所述喷嘴通道的周向上交错设置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的预混喷嘴结构,其特征在于,所述喷嘴通道的第二端设有收缩段,所述收缩段的内壁沿第一端至第二端的方向呈收缩状。
5.根据权利要求4所述的预混喷嘴结构,其特征在于,所述收缩段的内壁呈直线形或弧形。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的预混喷嘴结构,其特征在于,还包括安装结构,多个所述喷嘴通道分别连接于所述安装结构,多个所述喷嘴通道呈阵列排布或者同心圆排布。
7.一种燃烧室,其特征在于,包括上述权利要求1-6中任一项所述的预混喷嘴结构。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310304080.9A CN116025927B (zh) | 2023-03-27 | 2023-03-27 | 一种预混喷嘴结构及燃烧室 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310304080.9A CN116025927B (zh) | 2023-03-27 | 2023-03-27 | 一种预混喷嘴结构及燃烧室 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116025927A CN116025927A (zh) | 2023-04-28 |
CN116025927B true CN116025927B (zh) | 2023-06-09 |
Family
ID=86079800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310304080.9A Active CN116025927B (zh) | 2023-03-27 | 2023-03-27 | 一种预混喷嘴结构及燃烧室 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116025927B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116557907A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-08-08 | 中国航发燃气轮机有限公司 | 旋流微混喷嘴及燃烧室 |
CN116697405B (zh) * | 2023-05-31 | 2024-01-19 | 中国航发燃气轮机有限公司 | 一种预混旋流微混喷嘴及燃烧室 |
CN116642204B (zh) * | 2023-06-05 | 2024-03-19 | 中国航发燃气轮机有限公司 | 一种带旋流混合器的微混喷嘴及燃烧室 |
CN116447044B (zh) * | 2023-06-05 | 2023-09-22 | 北京航空航天大学 | 一种不同出口直径交替设置的微混喷嘴结构与燃烧室 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101737197A (zh) * | 2008-11-11 | 2010-06-16 | 北京航空航天大学 | 双同轴气-气喷嘴 |
US20140109582A1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-04-24 | General Electric Company | Self-stabilized micromixer |
CN103063703A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-24 | 华北电力大学 | 实现气体燃料低nox稳定燃烧的实验方法及装置 |
US9759426B2 (en) * | 2014-07-31 | 2017-09-12 | General Electric Company | Combustor nozzles in gas turbine engines |
CN104566471B (zh) * | 2014-12-30 | 2018-03-23 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种喷嘴及设有该喷嘴的燃气轮机 |
KR102469577B1 (ko) * | 2020-12-31 | 2022-11-21 | 두산에너빌리티 주식회사 | 마이크로 믹서 및 이를 포함하는 연소기 |
CN112856483B (zh) * | 2021-01-12 | 2022-07-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种加湿微混燃烧器 |
KR102485437B1 (ko) * | 2021-02-09 | 2023-01-04 | 두산에너빌리티 주식회사 | 마이크로 믹서 및 이를 포함하는 연소기 |
CN115789699A (zh) * | 2022-11-03 | 2023-03-14 | 中国科学院工程热物理研究所 | 组合喷嘴燃烧室 |
-
2023
- 2023-03-27 CN CN202310304080.9A patent/CN116025927B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116025927A (zh) | 2023-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN116025927B (zh) | 一种预混喷嘴结构及燃烧室 | |
EP2500641B1 (en) | Recirculating product injection nozzle | |
US5511375A (en) | Dual fuel mixer for gas turbine combustor | |
EP2405201B1 (en) | Injection nozzle for a turbomachine | |
US6360776B1 (en) | Apparatus for premixing in a gas turbine engine | |
US7841182B2 (en) | Micro-combustor for gas turbine engine | |
CN113310071B (zh) | 一种用于气体燃料燃气轮机低污染燃烧室的同轴分级燃烧器 | |
CN111396927B (zh) | 二维阵列无传统旋流器的低污染燃烧装置 | |
JP2011002221A (ja) | 予混合ノズルにおける合成ガス/天然ガス乾式低NOxのための複数燃料回路 | |
CN114294680A (zh) | 一种中心分级燃气轮机微预混燃烧室 | |
CN109654537B (zh) | 一种中心燃料喷嘴 | |
WO2022152622A1 (en) | Burner | |
CN115451432B (zh) | 一种燃气轮机燃烧室燃料的微混喷嘴组件及系统 | |
CN115789699A (zh) | 组合喷嘴燃烧室 | |
CN115342346A (zh) | 多反应组分掺混的喷嘴结构及燃烧器 | |
CN115076727A (zh) | 燃料混合器 | |
CN111829007A (zh) | 一种基于火焰筒凹腔结构的轴向分级燃烧室 | |
CN115451433A (zh) | 一种用于燃气轮机燃烧室的燃料喷嘴预混系统 | |
CN115451431A (zh) | 一种用于燃气轮机燃烧室的燃料喷嘴预混系统 | |
CN115342386A (zh) | 燃烧室喷嘴结构及燃烧室 | |
US20100170250A1 (en) | Fuel Plenum Vortex Breakers | |
CN113124422B (zh) | 轴向分级燃烧器 | |
RU2121113C1 (ru) | Камера сгорания газовой турбины | |
CN114353083A (zh) | 喷嘴、燃烧器及燃气热水器 | |
CN116447044B (zh) | 一种不同出口直径交替设置的微混喷嘴结构与燃烧室 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |